汽車前橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)橫拉桿縮口模具設(shè)計(jì)及改進(jìn)

江蘇省宿遷市方圓機(jī)械有限公司 (223800) 苗 進(jìn)

宿遷學(xué)院 (江蘇 223800) 翟崇琳

汽車前橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)常會用到橫拉桿零件，橫拉桿的材料以無縫鋼管為主，兩端通過縮口然后加工內(nèi)螺紋與拉桿接頭聯(lián)接。這種零件的縮口工藝很重要，縮口的質(zhì)量直接影響到橫拉桿與兩端拉桿接頭螺紋聯(lián)接的緊固性，而縮口的質(zhì)量由模具來保證，以本公司生產(chǎn)的一種橫拉桿為例，主要探討橫拉桿縮口模具的設(shè)計(jì)及改進(jìn)，僅供參考，其他機(jī)加工不作討論，產(chǎn)品如圖1所示。橫拉桿的毛坯尺寸為外徑48 mm、內(nèi)徑38 mm、長度970 mm，材料為Q345D無縫鋼管。

圖1

1.原縮口模具結(jié)構(gòu)及缺點(diǎn)

原縮口模具結(jié)構(gòu)較為簡易，模具材料選用Cr12，如圖2所示，此模具安裝在平鍛機(jī)床上，工作過程:上、下模先閉合，毛坯從右端由液壓缸活塞桿頂入模具，通過限位，擠壓出滿足圖樣的縮口長度，退回活塞桿，上模抬起，取出工件。

圖2

這種模具在使用初期，生產(chǎn)出的產(chǎn)品也能滿足圖樣尺寸，但是這種模具型腔工作部分長度必須大于或等于縮口部分的長度，其工作方式使工件和模具形成的摩擦主要是滑動摩擦，摩擦力比較大，工件表面有拉傷現(xiàn)象，隨著熱量的快速上升，模具型腔的磨損也在增速，而且模具型腔工作部分磨損從左向右成遞增趨勢，在加工800件左右的時(shí)候，橫拉桿縮口部分就出現(xiàn)1°～1.5°的錐度，所以在后道工序螺紋加工中就出現(xiàn)問題，無法滿足內(nèi)螺紋M38×1.5－4H，有效長度90 mm的要求，緊固性得不到保證，縮口模具報(bào)廢。這種模具壽命比較短，需要經(jīng)常更換，隨著量的提升，客戶投訴也在增加，都是橫拉桿與拉桿接頭螺紋配合處松脫。這種模具已不能滿足生產(chǎn)要求，需要設(shè)計(jì)一種模具壽命長、縮口錐度小的模具。

2.改進(jìn)后旋壓縮口模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

圖3

改進(jìn)后的模具結(jié)構(gòu)如圖3所示，共使用3根固定柱，在左、右固定板上均布，兩端與左、右固定板過盈配合，每根固定柱上都有1個旋輪、1個深溝球軸承、1個墊板和1個推力球軸承，旋輪和深溝球軸承過盈配合，深溝球軸承再與固定柱過盈配合，推力球軸承左邊部分和固定柱過盈配合，推力球軸承和旋輪之間用墊板隔開，防止推力球軸承和深溝球軸承轉(zhuǎn)動時(shí)發(fā)生干涉，這樣旋輪在承受徑向壓力和軸向壓力的時(shí)候仍然能夠轉(zhuǎn)動。

該模具不需安裝在專用壓力機(jī)上，公司對舊車床進(jìn)行改裝，將模具裝夾在車床卡盤上并能隨卡盤旋轉(zhuǎn)，將工件用夾具安裝在刀架上 (見圖4)，工作的時(shí)候，模具隨卡盤正轉(zhuǎn)，車床的橫向自動走刀系統(tǒng)將工件從右固定板端送入模具，當(dāng)工件接觸旋輪并繼續(xù)推進(jìn)時(shí)，旋輪隨深溝球軸承和推力球軸承轉(zhuǎn)動，在工件表面滾動擠壓，擠壓長度通過限位來控制，獲得滿足圖樣尺寸的產(chǎn)品。

圖4

該模具與改進(jìn)前模具對比有其顯著特點(diǎn):

(1)模具與工件的主要摩擦由滑動摩擦轉(zhuǎn)為滾動摩擦，摩擦力較小，發(fā)熱量也較少，因此模具磨損較小，工件表面也無拉傷現(xiàn)象。

(2)模具工作部分長度縮短，有效地減少了錐度產(chǎn)生的可能性。

(3)由于摩擦力減小和錐度產(chǎn)生的可能性減少，模具壽命大大提高，加工5000件時(shí)才需更換旋輪。

3.旋輪及旋輪架設(shè)計(jì)

改進(jìn)后模具中的旋輪為主要工作零件，選用Cr12材料，熱處理硬度至55～60 HRC，與改進(jìn)前模具結(jié)構(gòu)中型腔的熱處理方法相同，其結(jié)構(gòu)和形狀如圖5所示，旋輪共有3個，均布在旋輪架上，旋輪架由左、右固定板和3根固定柱組成，旋輪架的設(shè)計(jì)要滿足3個旋輪中間相切的圓與要縮口部分工件的外圓尺寸相同。

4.旋壓縮口中工藝參數(shù)

圖5

旋輪架的轉(zhuǎn)速與車床主軸相同，車床主軸的轉(zhuǎn)速設(shè)定192 r/min，進(jìn)給量設(shè)定0.5 mm/r。為了保證縮口的表面質(zhì)量和加工速度，車床的主軸轉(zhuǎn)速不宜過低，在車床允許的情況下，主軸轉(zhuǎn)速可適當(dāng)提高，進(jìn)給量也可適量增加。

5.結(jié)語

改進(jìn)后的模具其結(jié)構(gòu)、工藝性能、精度及壽命已在生產(chǎn)中通過驗(yàn)證，能夠滿足生產(chǎn)需求。